人体生理学第四章血液循环(一).ppt

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1、人体生理学,第四章血液循环,张兆强,人体生理学 第四章 血液循环,第一节 心脏的泵血功能,一、心动周期和心率 心房或心室的收缩和舒张所构成的机械活动周期，称为心动周期(cardiac cycle)。心房先收缩，心室后收缩；两心房同步收缩，两心室同步收缩；舒张期时程长于收缩期时程；心率加快时心动周期缩短,以舒张期缩短为主。,人体生理学 第四章 血液循环,二、心脏泵血过程及其机制,心肌的收缩或舒张心腔内压力改变瓣膜开放或关闭血液沿一定的方向流动心房和心室的容积改变。心室的射血和充盈过程可分为7个时期。,人体生理学 第四章 血液循环,心脏泵血的时相,房室A,关,关,无 进 出,不变,等容收缩期,房A

2、,关,开,室A,快速射血期,房室A,关,开,室A(惯性),减慢射血期,房室A,关,关,无 进 出,不变,等容舒张期,房室A,开,关,V房室,快速充盈期,房室A,开,关,V房室,减慢充盈期,房室A,开,关,房室,房室,人体生理学 第四章 血液循环,三、心音,1第一心音 第一心音发生在心室收缩期初，标志着心室收缩的开始。其音调较低，持续时间较长。第一心音的产生主要是由于房室瓣关闭所引起。2第二心音 第二心音发生在心室舒张期初，标志着心室舒张的开始。其音调较高，持续时间较短。第二心音的产生主要是由于动脉瓣关闭所引起。,人体生理学 第四章 血液循环,四、心脏泵血功能的评价,（一）心脏的输出量 1每搏输

3、出量和每分输出量 一侧心室每次收缩时射出的血液量，称为每搏输出量，简称搏出量(stroke volume，SV)。正常成年人安静时约为6080ml。一侧心室每分钟射出的血液量，称为每分输出量，简称心输出量(cardiac output，CO)。正常成年人安静时约为4.56L。,人体生理学 第四章 血液循环,（一）心脏的输出量,2心指数 以每平方米体表面积所算出的心输出量，称为心指数(cardiac index)。安静和空腹情况下的心指数，称为静息心指数。正常成年人约为3.03.5L/(minm2)。（二）射血分数 搏出量占心室舒张末期容积的百分比，称为射血分数(ejection fractio

4、n)。正常成年人安静时为5565。（三）心脏作功量,人体生理学 第四章 血液循环,五、心脏泵血功能的调节,心输出量搏出量心率,搏出量,心肌收缩力,前负荷：,心舒末期容积/压力,后负荷：,大动脉血压,心肌收缩能力,人体生理学 第四章 血液循环,（一）搏出量的调节,1心室前负荷对搏出量的影响 心室肌前负荷：心室舒张末期容积或压力。前负荷增加心肌收初长度增加心肌收缩力增强搏出量增加。心的定律：心室舒张末期容积在一定范围内增大可增强心室收缩力。心室功能曲线。异长调节 Frank-Starling定律，Frank-Starling曲线。,人体生理学 第四章 血液循环,1心室前负荷对搏出量的影响,在骨骼肌

5、：前负荷增加肌肉初长度增加收缩力增加 在最适前负荷时收缩力最大 前负荷超过最适前负荷后，收缩力明显减弱在心肌：前负荷超过最适前负荷后，收缩力减弱不明显 搏出量减少不明显,即心室功能曲线不出现降支 原因：心肌有很强的抗伸展能力,人体生理学 第四章 血液循环,1心室前负荷对搏出量的影响,决定和影响心肌前负荷的因素：,心室前负荷,心室舒张末期充盈量,静脉回心血量,余血量,人体生理学 第四章 血液循环,1心室前负荷对搏出量的影响,（1）静脉回心血量：心室舒张充盈期的长短：取决于心率的快慢。静脉回流速度：取决于外周静脉压与心房压之差。心包内压 心室顺应性（2）余血量,人体生理学 第四章 血液循环,1心室

6、前负荷对搏出量的影响,异长调节（Starling机制）的作用是对搏出量进行有限度的精细调节：体位改变时；动脉血压突然升高时；左、右心室搏出量不平衡时。,人体生理学 第四章 血液循环,2心肌收缩能力对搏出量的影响,心肌不依赖于前负荷和后负荷而能改变其力学活动的内在特性，称为心肌收缩能力。通过改变心肌收缩能力的心脏泵血功能调节,称为等长调节。心肌收缩能力受多种因素的影响：儿茶酚胺(肾上腺素、去甲肾上腺素)强心甙、甲状腺激素。ACh、缺氧、酸中毒。,人体生理学 第四章 血液循环,3后负荷对搏出量的影响,心室肌的后负荷：大动脉血压。大动脉血压升高等容收缩期延长，射血期缩短，射血速度减慢搏出量减少；搏出

7、量减少余血量增加心室充盈量增加前负荷增加心肌收初长度增加心肌收缩力增强搏出量恢复正常。长期持续的大动脉血压升高心肌肥厚心肌缺血高血压性心脏病。,人体生理学 第四章 血液循环,（二）心率对心输出量的影响,心输出量搏出量心率 心率在40180次/分的范围内变动时,心输出量随心率的加快而增加。交感神经兴奋、肾上腺素、去甲肾上腺素、甲状腺激素、体温升高心率加快。,人体生理学 第四章 血液循环,（三）心脏泵血功能的贮备(心力贮备),心输出量随机体代谢需要而增加的能力，称为心力贮备(cardiac reserve)。,收缩期贮备,舒张期贮备,搏出量贮备,心率贮备,心力贮备,60100次/分150180次/

8、分,50ml10ml(射血分数增加),120ml180ml(前负荷增加),人体生理学 第四章 血液循环,第二节 心肌的生物电活动和生理特性,心肌细胞的分类：收缩性 兴奋性 传导性 自律性 工作细胞（+）（+）（+）（-）自律细胞（-）（+）（+）（+）基本概念：阳离子内流形成内向电流膜电位去极化 阳离子外流形成外向电流膜电位复极化 内向电流外向电流膜电位不变,人体生理学 第四章 血液循环,一、心肌细胞的生物电活动,（一）工作细胞的跨膜电位及其形成原理 1静息电位：-90mV 形成机制：K+外流达到平衡(同神经纤维)。2动作电位：分0、1、2、3、4共五个时期。（1）去极化过程（0期）-90mV

9、+30mV，历时12ms。机制：电压门控Na+通道开放Na+迅速内流。快(Na+)通道。快反应细胞、快反应动作电位。,人体生理学 第四章 血液循环,（2）复极化过程,慢，历时200300ms，分三个时期：1期(快速复极初期)：30mV0mV，与0期合称锋电位。机制：0期去极化到-40mV时激活了膜上的一种K+通道，在Na+内流停止后，K+外流形成的一过性外向电流(Ito)使膜电位迅速复极化到0电位附近。,人体生理学 第四章 血液循环,2期（平台期）,0电位附近停留100150ms,平台期是心肌细胞动作电位的特征所在,是心室肌细胞动作电位持续时间较长的主要原因,是心室肌细胞动作电位区别于神经细胞

10、和骨骼肌细胞动作电位的主要特征。,平衡,机制：,Ca2+内流(内向电流),K+外流(外向电流),膜电位复极化,内向电流(即Ca2+内流)逐渐减弱,外向电流(即K+外流)逐渐增强,人体生理学 第四章 血液循环,3期（快速复极末期）,0mV-90mV，历时100150ms。机制：L-型Ca2+通道关闭Ca2+内流停止；膜对K+的通透性增加K+外流增加。3期复极时存在再生性复极。从0期去极化开始到3期复极化完毕的这段时间，称为动作电位时程。,人体生理学 第四章 血液循环,（3）静息期（4期）,恢复膜两侧的离子分布：Na+-K+泵：每分解1分子ATP，泵出3个Na+，同时泵入2个K+膜超极化。Na+-

11、Ca2+交换：每进入3个Na+，换出1个Ca2+膜去极化。,人体生理学 第四章 血液循环,（二）自律细胞的跨膜电位及其形成机制,快反应自律细胞：浦肯野细胞。慢反应自律细胞：窦房结和房室结细胞。膜电位的特点：3期复极化到达的最低点,称为最大复极电位；4期电位不稳定,可发生自动去极化，称为4期自动去极化。其可能原因是：内向电流逐渐增强；外向电流逐渐减弱；二者兼有。,人体生理学 第四章 血液循环,1窦房结细胞,（1）去极化过程（0期）L-型Ca2+通道开放Ca2+内流。0期去极化速度慢，幅度低，超射不明显。L-型Ca2+通道开放慢,关闭慢,开放持续时间长。慢通道，慢反应细胞，慢反应动作电位。（2）复

12、极化过程 0mV时K+通道激活K+外流最大复极电位。从0期直接进入3期，无明显的1期和2期。,人体生理学 第四章 血液循环,1窦房结细胞,（3）4期自动去极化机制：外向电流Ik逐渐：K+外流渐(主要机制);内向电流If逐渐：Na+内流渐；内向电流ICa-T：Ca2+经T-型Ca2+通道内流。Ik：在3期末起作用(其作用最主要)；If：在4期初起作用；ICa-T：在4期中后段起作用。,人体生理学 第四章 血液循环,2浦肯野细胞,浦肯野细胞属于快反应自律细胞：动作电位0、1、2、3期同心室肌细胞，4期可发生自动去极化，其机制为：由K+外流形成的外向电流Ik逐渐减弱；由Na+内流形成的内向电流(起搏

13、电流If)逐渐增强，以If的逐渐增强为主。3快反应动作电位和慢反应动作电位,人体生理学 第四章 血液循环,二、心肌的生理特性,（一）心肌的兴奋性 1决定和影响兴奋性的因素（1）静息电位水平：细胞外K+；细胞膜对K+的通透性。（2）阈电位水平：一般不变。（3）Na+通道的状态,人体生理学 第四章 血液循环,2心肌兴奋性的周期性变化,（1）有效不应期(ERP)从0期到3期复极化至-55mV为绝对不应期，从-55mV至-60mV为局部反应期，两者合称为有效不应期(effective refractory period，ERP)。无论多强的刺激均不能产生动作电位。,人体生理学 第四章 血液循环,2兴奋

14、性的周期性变化,（2）相对不应 期(RRP)从-60mV至-80mV为相对不应期（relative refractory period，RRP)。用高于阈强度的刺激可使心肌细胞产生动作电位。但动作电位的时程短，0期的速度慢、幅度低，所以传导速度慢。,人体生理学 第四章 血液循环,2兴奋性的周期性变化,（3）超常期(SNP)从-80mV至-90mV为超常期（supranormal period，SNP)。用低于阈强度的刺激也可使心肌细胞产生动作电位。但动作电位的时程短，0期的速度慢、幅度低，所以传导速度慢。,人体生理学 第四章 血液循环,3期前收缩与代偿间歇,心肌的有效不应期特别长，一直延续到舒

15、张早期。因此,心肌不会发生完全强直收缩,总是收缩与舒张交替出现,以保证心脏的泵血功能。期前收缩(premature systole)代偿性间歇(compensatory pause),人体生理学 第四章 血液循环,（二）自动节律性,心肌组织在没有外来刺激的情况下,能自动地产生节律性兴奋和收缩的特性,称为自动节律性(autorhythmicity),简称自律性。自律性的高低用心肌细胞自动兴奋频率的高低来衡量。,人体生理学 第四章 血液循环,1心脏的正常起搏点和潜在起搏点,心脏传导系统各部分的自律性 窦房结 房室交界 房室束 浦肯野纤维 100次/分 50次/分 40次/分 25次/分 窦房结：正

16、常起搏点、窦性心律。潜在起搏点、异位起搏点、异位心律。窦房结对潜在起搏点控制的方式：抢先占领；超速驱动压抑。2决定和影响自律性的因素（1）4期自动去极化速度(主要影响因素)（2）最大复极电位与阈电位的之间的差距,人体生理学 第四章 血液循环,（三）心肌的传导性,心肌细胞具有传导兴奋的能力或特性，称为传导性(conductivity)。传导性的高低用兴奋传播的速度来衡量。1兴奋在心脏中传播的途径和特点（1）兴奋在心脏内传播的途径,人体生理学 第四章 血液循环,（2）心脏中兴奋传播的特点和意义,局部电流可迅速通过闰盘同步收缩。优势传导通路的传播较快(1.01.2m/s),以保证兴奋能较快地传到房室

17、交界区。房室交界区兴奋传导速度慢，所需要的时间较长，称为房-室延搁。意义：保证心房收缩结束后心室才收缩。心室内较快(4.0m/s)，以保证左、右心室能同步收缩。,人体生理学 第四章 血液循环,2决定和影响传导性的因素,（1）结构因素（2）生理因素 动作电位0期去极化的速度和幅度 与静息电位水平有关：静息电位处于正常的极化状态时,Na+通道效率高0期去极化速度快、幅度高传导速度快。静息电位处于处于去极化状态时,Na+通道效率低0期去极化速度慢、幅度低传导速度慢。邻旁未兴奋部位膜的兴奋性 兴奋性高,则传导快；兴奋性低,则传导慢。,人体生理学 第四章 血液循环,（四）心肌细胞的收缩特性,1对细胞外液

18、的Ca2+浓度有明显的依赖性。2同步收缩。3不发生强直收缩。,人体生理学 第四章 血液循环,三、体表心电图,将测量电极置于体表面的一定部位记录到的心脏兴奋过程中所发生的电变化的图形，称为心电图(electrocardiogram，ECG)。（一）正常心电图的波形及其意义 1P波：代表两心房去极化的电变化。2QRS复合波：代表两心室去极化的电变化。3T波：代表两心室复极化的电变化。,人体生理学 第四章 血液循环,（一）正常心电图各波和间期的形态及意义,4P-R间期：代表兴奋从心房传到心室所用的时间(即房室传导时间)。5Q-T间期：代表两心室从开始去极化到完全复极化所经历的时间。6S-T段：代表两心室全部去极化，尚未复极化(处在平台期),心脏各部分之间无电位差。,离子通道的性状对心肌兴奋性的影响,-90mV,-70mV(TP)时开放,1ms后失活。,10ms内完全失活,即关闭。,复极至-50mV开始,-80mV基本完成,-90mV全部复活。,正常兴奋性,兴奋,产生动作电位,兴奋性为0,兴奋性逐渐恢复,备 用,激 活,失 活,复活过程,人体生理学 第四章 血液循环,